板中Lamb波信号的时频分析

【作者】 义健淋； 陈建霖； 励争；

【机构】 北京大学力学与工程科学系；

【摘要】 基于导波的损伤检测方法已逐渐发展成为典型工程板状结构的高效、精确的损伤检测方法。目前大多板状结构的损伤检测,如板中通孔、裂纹,复合材料层合板层裂等,都是基于导波信号To F(Time of Flight)方法进行损伤检测与识别的。因此,导波信号准确的时频分析是确定出导波信号ToF的关键。本文从先进的信号处理技术出发,针对板状结构的Lamb波信号进行时频分析比较。首先我们通过线性调频信号,比较了短时傅里叶变换(STFT)、连续小波变换(CWT)、Wigner-Ville分布(WV)以及平滑伪Wigner-Ville分布(SPWV)的时频分布特性,进一步说明了短时傅里叶变换的时频聚集性差,Wigner-Ville分布交叉项严重而不适合对导波信号进行分析,平滑伪Wigner-Ville分布选用合适的核函数能够有效的抑制交叉项,小波变换在低频时的时间分辨率差。此外,我们针对平滑伪Wigner-Ville分布的常用核函数(Hamming窗、Gauss窗)进行了分析,并将其用于Lamb波群速度的计算中。针对不同频率下Lamb波信号,我们采用小波变换及基于不同核函数的平滑伪Wigner-Ville分布进行处理,分别得到了Lamb波群速度的频散曲线。通过与理论计算的频散曲线进行了对比分析,我们发现在不同频率段需采用不同的Lamb波信号的处理方法,实现较高的ToF分析精度。更多还原